Dạng toán axit tác dụng với kim loại

AXIT TÁC DỤNG VỚI KIM LOẠI

I. PHƯƠNG PHÁP GIẢI

1/ Phân loại axit:

Axit loại 1: Tất cả các axit trên( HCl, H₂SO₄loãng, HBr,...), trừ HNO₃ và H₂SO₄ đặc.

Axit loại 2: HNO₃ và H₂SO₄ đặc.

2/ Công thức phản ứng: gồm 2 công thức.

Công thức 1: Kim loại phản ứng với axit loại 1.

Kim loại + Axit loại 1 ----> Muối + H₂

Điều kiện:

Kim loại là kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hoá học

Dãy hoạt động hoá học

K, Na, Ba, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au.

Đặc điểm:

Muối thu được có hoá trị thấp(đối với kim loại có nhiều hoá trị)

Thí dụ:             Fe + 2HCl ----> FeCl₂   + H₂

                                    Cu  +  HCl ----> Không phản ứng.

Công thức 2: Kim loại phản ứng với axit loại 2:

Kim loại + Axit loại 2 ----->  Muối + H₂O + Sản phẩm khử.

Đặc điểm:

Phản ứng xảy ra với tất cả các kim loại (trừ Au, Pt).

Muối có hoá trị cao nhất(đối với kim loại đa hoá trị)

II. BÀI TẬP MẪU

Bài 1: Hoà tan hết 25,2g kim loại R trong dung dịch axit HCl, sau phản ứng thu được 10,08 lit H₂ (đktc). Xác định kim loại R.

Hướng dẫn giải:

n _H2 = 1,008 : 22,4 = 0,45 mol

Gọi hóa trị của kim loại R là a (a  N^*)

2R       +          2aHCl →        2RCl_a   +          aH₂

(mol) (0,45. 2 ): a←                                                    0,45

Áp dụng công thức: m = M. n => 25,5 = R . (0,45. 2): a <=> R = 28 a

Do  a là hóa trị của kim loại,  nên ta có cặp nghiệm phù hợp là R = 56 và a = 2.

Vậy kim loại cần tìm là Sắt (Fe)

III. BÀI TẬP ÁP DỤNG

Bài 1: Hoà tan hoàn toàn 6,5g một kim loại A chưa rõ hoá trị vào dung dịch axit HCl, thì thu được 2,24 lit H₂ (đktc). Xác định kim loại A.

Bài 2: Cho 10g một hỗn hợp gồm Fe và Cu tác dụng với dung dịch axit HCl, thì thu được 3,36 lit khí H₂ (đktc). Xác định thành phần % về khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu.

Bài 3: Cho 1 hỗn hợp gồm Al và Ag phản ứng với dung dịch axit H₂SO₄ thu được 5,6 lít H₂ (đktc). Sau phản ứng thì còn 3g một chất rắn không tan. Xác định thành phần % theo khối lượng cuả mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu.

Bài 4: Cho 5,6g Fe tác dụng với 500ml dung dịch HNO₃ 0,8M. Sau phản ứng thu được V(lit) hỗn hợp khí A gồm N₂O và NO₂ có tỷ khối so với H₂ là 22,25 và dd B.

a/ Tính V (đktc)?

b/ Tính nồng độ mol/l của các chất có trong dung dịch B.

Bài 5: Để hoà tan 4,48g Fe phải dùng bao nhiêu ml dung dịch hỗn hợp HCl 0,5M và H₂SO₄ 0,75M.

Bài 6: Để hoà tan 4,8g Mg phải dùng bao nhiêu ml dung dịch hỗn hợp HCl 1,5M và H₂SO₄ 0,5M.

a/ Tính thể tích dung dịch hỗn hợp axit trên cần dùng.

b/ Tính thể tích H₂ thu được sau phản ứng ở đktc.

Bài 7: Hoà tan 2,8g một kim loại hoá trị (II) bằng một hỗn hợp gồm 80ml dung dịch axit H₂SO₄ 0,5M và 200ml dung dịch axit HCl 0,2M. Dung dịch thu được có tính axit và muốn trung hoà phải dùng 1ml dung dịch NaOH 0,2M. Xác định kim loại hoá trị  II đem phản ứng.

Bài 8: Chia 7,22g hỗn hợp A gồm Fe và R (R là kim loại có hoá trị không đổi) thành 2 phần bằng nhau:

Phần 1: Phản ứng với dung dịch HCl dư, thu được 2,128 lit H₂(đktc)

Phần 2: Phản ứng với HNO₃, thu được 1,972 lit NO(đktc)

a/ Xác định kim loại R.

b/ Tính thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp A.

IV. LỜI GIẢI VÀ ĐÁP SỐ

Bài 1. Đáp số: A là Zn.

Bài 2. Đáp số: % Fe = 84%,  % Cu = 16%.

Bài 3. Đáp số: % Al = 60% và % Ag = 40%.

Bài 4. Hướng dẫn:

Theo bài ra ta có:

n_Fe = 5,6 : 56 = 0,1 mol

ⁿHNO₃ = 0,5 . 0,8 = 0,4 mol

M_{hh khí} = 22,25 . 2 = 44,5

Đặt x, y lần lượt là số mol của khí N₂O và NO₂.

Số mol HNO_{3 (phản ứng)} = 10n_NO + 2n _NO= 10.0,036 + 2.0,012 = 0,384 mol

Số mol HNO_{3 (còn dư)} = 0,4 – 0,384 = 0,016 mol

Số mol Fe(NO₃)₃ = n_Fe = 0,1 mol

Vậy nồng độ các chất trong dung dịch là:

C_M(Fe(NO₃)₃) = 0,2M

C_M(HNO₃)dư = 0,032M

Bài 5. Hướng dẫn:

Giả sử phải dùng V(lit) dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,5M và H₂SO₄ 0,75M

Số mol HCl = 0,5V (mol)

Số mol H₂SO₄ = 0,75V (mol)

Số mol Fe = 0,08 mol

PTHH xảy ra:

Fe + 2HCl ---> FeCl₂ + H₂

Fe + H₂SO₄ ---> FeSO₄ + H₂

Theo phương trình ta có: 0,25V + 0,75V = 0,08

---> V = 0,08 : 1 = 0,08 (lit)

Bài 6. Đáp số:

a/ V_{hh dd axit} = 160ml.

b/ Thể tích khí H₂ là 4,48 lit.

Bài 7. Hướng dẫn:

Theo bài ra ta có:

Số mol của H₂SO₄ là 0,04 mol

Số mol của HCl là 0,04 mol

Sô mol của NaOH là 0,02 mol

Đặt R là KHHH của kim loại hoá trị II

a, b là số mol của kim loại R tác dụng với axit H₂SO₄ và HCl.

Viết các PTHH xảy ra.

Sau khi kim loại tác dụng với kim loại R. Số mol của các axit còn lại là:

Số mol của H₂SO₄ = 0,04 – a (mol)

Số mol của HCl = 0,04 – 2b  (mol)

Viết các PTHH trung hoà:

Từ PTPƯ ta có:

Số mol NaOH phản ứng là: (0,04 – 2b) + 2(0,04 – a) = 0,02

---> (a + b) = 0,1 : 2 = 0,05

Vậy số mol kim loại R = (a + b) = 0,05 mol

---> M_R = 2,8 : 0,05 = 56 và R có hoá trị II ---> R là Fe.

Bài 8. Hướng dẫn

a/ Gọi 2x, 2y (mol) là số mol Fe, R có trong hỗn hợp A --> Số mol Fe, R trong 1/2 hỗn hợp A là x, y.

Viết các PTHH xảy ra:

Lập các phương trình toán học;

m_{hh A} = 56.2x + 2y.M_R    (I)

n_H= x + ny/2 = 0,095    (II)

n_NO = x + ny/3 = 0,08      (III)

Giải hệ phương trình ta được:   M_R = 9n (với n là hoá trị của R)

Lập bảng: Với n = 3 thì M_R = 27 là phù hợp. Vậy R là nhôm(Al)

b/ %Fe = 46,54% và %Al = 53,46%.